一种浮子式多相介质分布成像仪的制作方法

本实用新型涉及储罐、分离器内部介质分布检测领域，特别是涉及一种浮子式多相介质分布成像仪。

背景技术：

石油是世界上最重要的能源物质之一,主要被用来作为燃油和汽油。在石油的开采和化工生产过程中,将水分有效地提取出来是极其复杂的。因为各种物质的密度不同,在分离过程中会出现水层、油层和空气层等,想要准确地进行水层、油层、杂质层和气体层分离,就必须对介质分布界面进行准确的检测,就这样产生了内部介质分布检测技术。目前常用的检测法有:电容法、射频法、短波法等。

例如，中国实用新型专利说明书CN201420326331.X公开了一种油水检测仪，这类油水检测仪是通过电磁波对油和水吸收程度不同而设计的一种检测仪，这种检测仪需要将油水检测探头和检测模块用探头信号线连接起来，需要设置多重防护构造，如果油水检测探头保护层出现一点破损就会导致短路或漏电，导致仪器烧毁或测量结果错误。而且使用这类方法的设备大多将测量元件内置在容器中，难以在高温、高压、腐蚀性介质环境中满足防爆要求，一旦细小受损就会导致整个仪表无法准确工作，油、水、气体、杂质介电常数是在一定范围内不断变化的，导致测量结果有误差。在油层和水层之间还存在由油和水混合而成的乳化层，传统的仪器仪表也难以检测乳化层的油水混合比。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够安全可靠，无需停产泄放管内压力，不受油品变化，介质电学特性变化的影响，能够准确区分油气、油水界面，乳化层厚度，乃至整个截面上的油水分布情况的介质分布成像仪。

为解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案来解决：

一种浮子式多相介质分布成像仪，所述浮子式多相介质分布成像仪包括底部开口的测量室和设置在测量室上方的感应室，所述测量室内设置有竖直放置的连杆，所述连杆穿过测量室顶面伸入感应室内，所述连杆顶端固定设有位移测距装置。在测量室内的所述连杆上还设有弹性件，所述弹性件上端设有与弹性件固定连接的悬架，所述悬架还与测量室固定连接，所述弹性件的下端设有与弹性件固定连接的连接片，所述连接片下端的连杆上还固定设有第一定滑轮，所述第一定滑轮的导槽内绕有钢丝，所述钢丝一端设有浸没式浮球，另一端连接在所述滚筒绕线机构上，所述电机通过磁连轴与所述滚筒绕线机构连接。

具体的，所述浸没式浮球为圆筒型浸没式浮球。

具体的，所述悬架和测量室之间还均布有多根竖直放置导杆，所述导杆上设有调节螺母。

具体的，所述测量室内还固定设有第二定滑轮，所述第二定滑轮在竖直方向上与第一定滑轮相切且第一定滑轮与定滑轮的中心轴分布在切线两侧，所述钢丝从滚筒绕线机构开始绕过第二定滑轮再竖直向上绕过第一定滑轮最后固定在浸没式浮球上。

具体的，所述弹性件为拉伸式不锈钢弹簧。

具体的，所述滚筒绕线机构包括辊子，所述辊子一侧为螺纹部，另一侧为表面光滑的缠绕部，所述钢丝均匀缠绕在缠绕部，所述滚筒绕线机构外侧设有带有配合螺母的转筒，所述配合螺母与螺纹部配合连接，所述滚筒绕线机构内侧设有与电机连接的主轴，所述主轴通过设在主轴和转筒之间的密封套与转筒固定连接。

具体的，所述位移测距装置为涡流感应装置，具体为所述连杆顶端固定设有涡流感应片，所述感应室顶端内侧还固定设有与涡流感应片竖直方向相对设置的涡流位移传感器，所述位移测距装置将变化距离转化为变化信号传送给检测模块计算处理得到油水混合比。

具体的，所述测量室底部与外部装置连接处还设有密封法兰。

具体的，所述一种浮子式多相介质分布成像仪内部还集成了三轴加速度芯片。

所述调节螺母包括上调节螺母和下调节螺母，所述上调节螺母底面固定设有上挡片，所述连接片通过拉伸式不锈钢的作用抵于所述上挡片，上调节螺母用于校准浮子式多相介质分布成像仪的初始误差，所述下调节螺母顶面固定设有下挡片，下调节螺母和下挡片组合作用能够限制连接片的行程，防止拉力过大时拉伸式不锈钢弹簧过度拉伸无法恢复变形，下调节螺母起到保护拉伸式不锈钢弹簧的作用。

所述导杆底端还固定设有供钢丝竖直穿过的开口导向片，所述开口导向片用于限制钢丝竖直放置，保证钢丝只受竖直方向的拉力，以提升测量的精准度。

本实用新型相比现有技术具有以下优点及有益效果：

1、本实用新型利用每种介质密度不同，产生的浮力各不相同，采用了浸没式浮球测浮力的方法，能够适用各种不同的介质，不受油品变化，介质电学特性变化的影响。

2、本实用新型通过利用拉伸式弹簧和浸没式浮球组合测拉力，能够测得的介质油水混合比在不同高度上的分布图，不但能够准确区分油气、油水界面，还能够准确测出乳化层厚度，罐底污泥厚度，乃至整个截面上的油水分布情况。

3、本实用新型通过还设有密封法兰能够将浮子式多相介质分布成像仪与油罐密封连接无需停产泄放管内压力就能进行检测，并且当浮子式多相介质分布成像仪发生故障时只需将浮子收到最高点关闭罐顶球阀就可以拆开检修，方便快捷。

4、本实用新型通过将涡流感应片安装在感应室内，实现了电器元件与容器内部介质隔离，便于电路部分设计满足防爆要求及工程实现，实现高精度非接触测量，不受容器顶部水雾、油雾影响。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种浮子式多相介质分布成像仪的剖视图。

图2为本实用新型一种浮子式多相介质分布成像仪滚筒绕线机构的剖视图。

图3为本实用新型一种浮子式多相介质分布成像仪主要部件的连接关系示意图。

图4为本实用新型一种浮子式多相介质分布成像仪调节螺母放大结构图。

图5为本实用新型一种浮子式多相介质分布成像仪与容器安装位置示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1至图5所示，一种浮子式多相介质分布成像仪，所述浮子式多相介质分布成像仪包括底部开口的测量室1和设置在测量室1上方的感应室2，所述测量室1内设置有竖直放置的连杆3，所述连杆3穿过测量室1顶面伸入感应室2内，所述连杆3顶端固定设有位移测距装置4。在测量室1内的所述连杆3上还设有弹性件5，所述弹性件5上端设有与弹性件5固定连接的悬架6，所述悬架6还与测量室1固定连接，所述弹性件5的下端设有与弹性件5固定连接的连接片7，所述连接片7下端的连杆3上还固定设有第一定滑轮8，所述第一定滑轮8的导槽内绕有钢丝9，所述钢丝9一端设有浸没式浮球10，另一端连接在所述滚筒绕线机构11上，所述电机通过磁连轴与所述滚筒绕线机构11连接。本实用新型利用每种介质的密度不同，从而对同一物体产生的浮力也不相同，通过浮力法测密度的原理能够将电子测量设备放置在容器外对介质的密度的测量转化为对浸没式浮球10的浮力进行测量，提高了安全效率，对介质的适应能力强，不受油品变化和介质电学特性变化而导致测量发生误差，也不必对浸没式浮球10设置多重防护构造，简单安全。

所述浸没式浮球10为圆筒型浸没式浮球。所述圆筒型浸没式浮球上下两个端部均采用圆封头结构。该设计可以保证浮子在高压力环境中产生的形变在误差允许范围内，同时圆顶封头相对平顶封头可以减少顶部物料堆积。

所述悬架6和测量室1之间还均布有多根竖直放置导杆13，所述导杆13上设有调节螺母14。所述调节螺母14能够调节弹性件5的初始拉力大小，如果将来使用时出现误差了可以通过调节螺母14来调节弹性件5的拉力来消除误差。

所述测量室1内还固定设有第二定滑轮12，所述第二定滑轮12在竖直方向上与第一定滑轮8相切且第一定滑轮8与定滑轮的中心轴分布在切线两侧，所述钢丝9从滚筒绕线机构11开始绕过第二定滑轮12再竖直向上绕过第一定滑轮8最后固定在浸没式浮球10上。通过设置第二定滑轮12使得第一定滑轮8与定滑轮之间的钢丝9呈竖直状拉伸，能够让第一定滑轮8导槽两侧的钢丝9竖直平行，以避免因钢丝9绳夹角产生的力学误差。

所述弹性件5为拉伸式不锈钢弹簧。采用拉伸式不锈钢弹簧能够使得弹簧不会在复杂恶劣的环境下锈化，保证测量精度；还可以使得浮子重力与浮力之差始终在拉伸弹簧，避免产生回差，拉伸式不锈钢弹簧可以保证弹簧弹性位移与悬挂钢丝9位移始终在一条直线上，避免转换过程中因为受力方向不同引起误差，同时避免压缩式弹簧因压缩路线与弹簧轴线不重合导致弹力方向与浮筒拉力方向产生夹角而导致的误差。

所述滚筒绕线机构11包括：辊子120，所述辊子120一侧为螺纹部111，另一侧为表面光滑的缠绕部112，所述钢丝9均匀缠绕在缠绕部112，所述滚筒绕线机构11外侧设有带有配合螺母114的转筒113，所述配合螺母114与螺纹部111配合连接，所述滚筒绕线机构11内侧设有与电机110连接的主轴115，所述主轴115通过设在主轴115和转筒113之间的密封套116与转筒113固定连接。通过滚筒绕线机构11的设计使得辊子120在转动时同时可以沿轴线方向运动，以便保持钢丝9绳在辊子120的缠绕部112上均匀缠绕，同时保持第一定滑轮8两边的钢丝9绳保持平行，以避免因钢丝9绳夹角产生的力学误差。

所述位移测距装置4为涡流感应装置，具体为所述连杆3顶端固定设有涡流感应片41，所述感应室2顶端内侧还固定设有与涡流感应片41竖直方向相对设置的涡流位移传感器42，所述位移测距装置4将变化距离转化为变化信号传送给检测模块计算处理得到油水混合比。通过将涡流感应片41安装在感应室2内，实现了电器元件与容器内部介质隔离，便于电路部分设计满足防爆要求及工程实现，实现高精度非接触测量，也不受容器顶部水雾、油雾影响。

所述测量室1底部与外部装置连接处还设有密封法兰。通过密封法兰和容器密封连接后，再配合容器自身的顶部球阀15能够实现无需停产泄放管内压力对容器内介质的分布情况进行检测，当浮子式多相介质分布成像仪出现故障或者出现误差时也只需将容器自身的顶部球阀15关闭再将浮子式多相介质分布成像仪与容器进行拆离维修，方便快捷，不影响容器内部环境。

所述一种浮子式多相介质分布成像仪内部还集成了三轴加速度芯片。当需要将浮子式多相介质分布成像仪用在有震动幅度的平台上时，通过三轴加速度芯片的调节可以自动消除平台震动对浮子式多相介质分布成像仪所产生的力学误差，保证了检测精度。

所述调节螺母14包括上调节螺母141和下调节螺母142，所述上调节螺母141底面固定设有上挡片143，所述连接片7通过拉伸式不锈钢的作用抵于所述上挡片143，上调节螺母141用于校准浮子式多相介质分布成像仪的初始误差，所述下调节螺母142顶面固定设有下挡片144，下调节螺母142和下挡片144组合作用能够限制连接片7的行程，防止拉力过大时拉伸式不锈钢弹簧过度拉伸无法恢复变形，下调节螺母142起到保护拉伸式不锈钢弹簧的作用。

所述导杆13底端还固定设有供钢丝9竖直穿过的开口导向片，所述开口导向片用于限制钢丝9竖直放置，保证钢丝9只受竖直方向的拉力，以提升测量的精准度。

本实用新型的具体实施过程如下：实施例：使用一种浮子式多相介质分布成像仪前先用调节螺母14把误差消除，再将浮子式多相介质分布成像仪通过密封法兰域所要测量容器进行密封连接，打开所要测量容器顶部的球阀，启动电机110通过滚筒绕线机构11将圆筒型浸没式浮球10伸入容器介质中，运动一定的距离就做短暂的停留，介质对圆筒型浸没式浮球10所产生的浮力使得第一定滑轮8通过钢丝9对圆筒型浸没式浮球10的拉力减小，进而带动拉伸式不锈钢弹簧的拉伸量减小，连杆3受到拉伸式不锈钢弹簧的作用向上回升一定的距离，从而使得感应室2中涡流感应片41和涡流位移传感器42的距离减小，涡流位移传感器42检测到电流变化后将电流数据传送到检测模块进行计算并记录，加上通过电机110转动的圈数计算出圆筒型浸没式浮球10下放的高度，确定了圆筒型浸没式浮球10的高度关系，两者数据综合得出在某一高度层介质的密度情况，由于每种介质的密度、介质之间所形成的乳化层的密度都各不相同，因此可以测算出某一高度的介质情况，将整个巡回路线的数据整合处理就可得到整体介质分布图像。

实施例1：对气液分布图像进行测量，能够对一些装有腐蚀性、高温高压的气体，液体容器内的分布情况进行测量，进行使用一种浮子式多相介质分布成像仪前先用调节螺母14把误差消除，再将浮子式多相介质分布成像仪通过密封法兰域所要测量容器进行密封连接，打开所要测量容器顶部的球阀，启动电机110通过滚筒绕线机构11将圆筒型浸没式浮球10伸入容器中，运动一定的距离就做短暂的停留，气体对圆筒型浸没式浮球10所产生的浮力可以忽略不计，当接触液体时，液体对圆筒型浸没式浮球10所产生的浮力使得第一定滑轮8通过钢丝9对圆筒型浸没式浮球10的拉力减小，进而带动拉伸式不锈钢弹簧的拉伸量减小，连杆3受到拉伸式不锈钢弹簧的作用向上回升一定的距离，从而使得感应室2中涡流感应片41和涡流位移传感器42的距离减小，涡流位移传感器42检测到电流变化后将电流数据传送到检测模块进行计算并记录，加上通过电机110转动的圈数计算出圆筒型浸没式浮球10下放的高度，确定了圆筒型浸没式浮球10的高度关系，两者数据综合得出此高度层为气液分离，当运动到某一层面浮子式多相介质分布成像仪记录的液体对圆筒型浸没式浮球10的浮力急剧增大时可以判断圆筒型浸没式浮球10到了容器底部，此时将整个巡回路线的数据整合处理就可得到整体气液分布图像。

实施例2：对油罐中的油水界面、油水乳化层厚度和固体沉淀物质厚度的测量，使用一种浮子式多相介质分布成像仪前先用调节螺母14把误差消除，再将浮子式多相介质分布成像仪通过密封法兰域所要测量容器进行密封连接，打开所要测量容器顶部的球阀，启动电机110通过滚筒绕线机构11将圆筒型浸没式浮球10伸入容器中，运动一定的距离就做短暂的停留，液体对圆筒型浸没式浮球10所产生的浮力使得第一定滑轮8通过钢丝9对圆筒型浸没式浮球10的拉力减小，进而带动拉伸式不锈钢弹簧的拉伸量减小，连杆3受到拉伸式不锈钢弹簧的作用向上回升一定的距离，从而使得感应室2中涡流感应片41和涡流位移传感器42的距离减小，涡流位移传感器42检测到电流变化后将电流数据传送到检测模块进行计算并记录，加上通过电机110转动的圈数计算出圆筒型浸没式浮球10下放的高度，确定了圆筒型浸没式浮球10的高度关系，两者数据综合得出在某一高度层液体的密度情况，由于每种液体的密度、介质之间所形成的乳化层的密度都各不相同，因此可以测算出某一高度的油水分布情况或者固体沉淀物厚度情况，当运动到某一层面浮子式多相介质分布成像仪记录的液体对圆筒型浸没式浮球10的浮力急剧增大时可以判断圆筒型浸没式浮球10到了容器底部，将整个巡回路线的数据整合处理就可得到整体介质分布图像。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。